LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR II PULSE WIDE MODULATION (PWM)

Ringkasan

Praktikum tentang Pulse Wide Modulation ini bertujuan untuk memahami input analaog, memahami pengaturan tegangan keluaran, dan mampu merancang rangakaian pengatur redup pada led, alat dan bahan yang kami gunakan meliputi board arduino family, software arduino, project board, resistor, button, led, kabel jamper dan potensiometer sebagai pengatur tegangan, hasil percobaan secara umum dinyatakan berhasil, dalam rangakaian ini kami menggunakan metode pull-down dimana saat button ditekan secara otomatis Led akan menyala, dan secara rangakaian metode pull-down ini memiliki ciri khusus yaitu ditempatkannya ground setelah resisitor, adapun dalam penggunaan board arduino kami menggunakan input analog dan input digital yaitu untuk membaca nilai analog pada input pin yang akan menghasilkan nilai integer antara 0-1023. PWM dalam hal ini difungsikan sebagai pengaturan nyala terang led dan regulator tegangan, pin inputan yang kami pakai adalah ... untuk pengaturan nyala terang led kami menggunakan delay sebesar 10, hal ini ditujukan untuk mengatur jarak waktu led untuk menyala ke terang dan kembali ke gelap, dan agar led saat button ditekan tidak kembali lagi kesemula (gelap ke terang, terang ke gelap) kami gunakan batas terang sebesar 225 dan batas gelapnya 0 (duty cycle).

Kata Kunci: Board arduino, LED, PWM, delay, input Analog.

1 Pendahuluan

1.1 Latar Belakang

Pulse Width Modulation (PWM) secara umum adalah sebuah cara mema nipulasi lebar sinyal yang dinyatakan dengan pulsa dalam suatu perioda, untuk mendapatkan tegangan rata-rata yang berbeda. Beberapa contoh aplikasi PWM adalah pemodulasian data untuk telekomunikasi, pengontrolan daya atau tegangan yang masuk ke beban, regulator tegangan, audio effect dan penguatan, serta aplikasi-aplikasi lainnya. Aplikasi PWM berbasis mikrokontroler biasanya berupa pengendalian kecepatan motor DC, pengendalian motor servo, pengaturan nyala terang LED dan lain sebagainya. Dalam praktikum ini PWM mikrokontroler akan digunakan untuk pengaturan nyala terangnya pada LED. untuk itu kami sebagai Mahasiswa Fisika Sains harus dapat memahami tentang input analaog, merancang rangkaian, dan memahami pengaturan tegangan keluaran pada praktikum yang kami jalani.

1.2 Tujuan

Memahami input analaog, memahami pengaturan tegangan keluaran, dan mampu merancang rangakaian pengatur redup LED.

1.3 Dasar Teori

1.3.1 Analog Input

Arduino khusus menyediakan 6 port untuk difungsikan sebagai analog input. Analog ke digital converternya menggunakan resolusi 10 bit yang berarti range nilai analog dari 0 volt sampai 5 volt akan dirubah kenilai integer 0 sampai 1023, atau resolusinya adalah 5 volt/1024 = 4,9mV per unit dimana itu berarti nilai digital yang dihasilkan akan berubah setiap perubahan 4,9mV dari tegangan input analognya. Akan tetapi range input analog dan resolusi tersebut dapat dirubah dengan fungsi analogReference().[1] Perintah yang digunakan untuk fungsi analog input ini adalah [2]: analogRead(pin): berfungsi untuk membaca nilai analog pada input pin yang akan menghasilkan nilai integer antara 0-1023. analogReference(parameter): berfungsi untuk menentukan referensi yang digunakan. Parameternya meliputi: DE FAULT: default analog reference yaitu 5V (pada board Arduino 5V) atau 3,3 volt (pada board Arduino 3,3 V) INTERNAL: built-in referensi internal tergantung pada jenis mikrokontroler yang terpasang pada board Arduino, 1.1 volt pada ATmega168 atau ATmega328 dan 2.56 volt pada ATmega8. INTERNAL1V1: a built-in referensi internal 1.1V (khusus Arduino Mega) INTERNAL 2V 56: a built-in referensi internal 2,56V (khusus Arduino Mega) EXTERNAL: pilihan referensi yang tergantung pada tegangan yang diberikan pada pin AREF(hanya dengan range tegangan 0 sampai 5V). Perlu untuk diperhatikan, jangan menggunakan referensi dibawah 0 volt atau lebih dari 5 volt dan pastikan memilih referensi external sebelum perintah analogRead() jika menghubungkan pin AREF dengan referensi eksternal karena jika tidak akan bisa merusak mikrokontrol.

1.3.2 Analog Output

Secara teori suatu analog output akan mengeluarkan output teganganbervariasi sesuai dengan nilai yang dikehendaki, maka seharusnya pin output analog Arduino seharusnya mampu mengeluarkan tegangan output dengan kisaran tegangan dari 0 V sampai 5V. Akan tetapi tidak demikian adanya, karena pin-pin Arduino yang difungsikan sebagai output sebenarnya hanya mampu sebagai digital output yaitu hanya mampu mengeluarkan tegangan 0V atau 5V. Lalu bagaimana Arduino menangani Analog Output tersebut? Arduino menggunakan cara Pulsa Wide Modulasi (PWM) atau modulasi lebar pulsa untuk menghasilkan analog output yang dikehendaki. Metode PWM ini menggunakan pendekatan perubahan lebar pulsa untuk menghasilkan nilai tegangan analog yang diinginkan. Pin yang difungsikan sebagai PWM analog output akan mengeluarkan sinyal pulsa digital dengan frekwensi 490 Hz dimana nilai tegangan analog diperoleh dengan merubah Duty Cycle atau perbandingan lamanya pulsa HIGH terhadap periode (T) dari sinyal digital tersebut. Jika pulsa HIGH muncul selama setengah dari periode sinyal maka akan menghasilkan duty cycle 50 persen yang berarti sinyal analog yang dihasilkan sebesar setengah dari tegangan analog maksimal yaitu 1/2 dari 5 V atau sama dengan 2,5 V begitu juga halnya jika pulsa HIGH hanya seperempat bagian dari periode sinyal maka tegangan analog identik yang dihasilkan adalah 1/4 dari 5V = 1,25 V dan seterusnya.[1] Perintah yang digunakan untuk output analog adalah analogWrite (pin,value), dimana: Pin: nomor pin Arduino yang akan digunakan sebagai analog output value: nilai duty cycle yang diinginkan dengan nilai 0-255, yang berarti nilai 0 untuk 0Volt dan 255 untuk tegangan keluaran maksimum atau 5Volt.

1.3.3 Pulse Width Modulation (PWM)

Pulse Width Modulation (PWM) secara umum adalah sebuah cara memanipulasi lebar sinyal yang dinyatakan dengan pulsa dalam suatu perioda, untuk mendapatkan tegangan rata-rata yang berbeda. Beberapa contoh aplikasi PWM adalah pemodulasian data untuk telekomunikasi, pengontrolan daya atau tegangan yang masuk ke beban, regulator tegangan, audio effect dan penguatan, serta aplikasi-aplikasi lainnya. Aplikasi PWM berbasis mikrokontroler biasanya berupa pengendalian kecepatan motor DC, pengendalian motor servo, pengaturan nyala terang LED dan lain sebagainya. Sinyal PWM pada umumnya memiliki amplitudo dan frekuensi dasar yang tetap, namun memiliki lebar pulsa yang bervariasi. Lebar Pulsa PWM berbanding lurus dengan amplitudo sinyal asli yang belum termodulasi. Artinya, Sinyal PWM memiliki frekuensi gelombang yang tetap namun duty cycle bervariasi (antara 0 hingga 100 %).

2 Metode Praktikum

2.1 Waktu dan Tempat

Praktikum Pulse wide Modulation ini dilaksanakan pada 25-02-2015 di Lab.Terpadu UIN Bandung.

2.2 Alat dan bahan yang digunakan

1 Sofware Arduino (1)

2 Board Arduino (1)

3 Project Board (1)

4 resistor Ω (1)

5 resistor Ω (2)

6 CPU 1 Unit

7 Potensiometer 10KΩ (1)

8 LED 5 mm R/G/B/Y (1)

9 Kabel Jumper secukupnya

2.3 Prosedur Percobaan

2.3.1 Merangkai Rangkaian PWM Analog dan PWM Digital

Dimulai dari mengumpulkan alat dan bahan yang dibutuhkan, kemudian merancang rangkaian dan memastikan semuanya terhubung dengan baik tanpa adanya kesalahan terutama pada penempatan Vcc dan ground, setelah itu buat program pada sofware Arduino dan memasukannya ke board arduino yang sudah tersambung dengan rangkaian, kemudian analisis apa yang terjadi pada rangkaian setelah dimasukan program.

2.3.2 Diagram Alir Praktikum

=======================================================================

BACA JUGA :

Super Admob Pro Mastery White Hat Version
Bikin Landing Page Pake Blogspot
Cara Mempermudah Berbisnis Dropship
Membuat Video Profesional dengan Power Point

======================================================================
3 Hasil dan Pembahasan

3.1 Data Hasil Pengamatan

Rangkaian Simulasi Proteus

=======================================================================

3.2 Pembahasan LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR II PULSE WIDE MODULATION (PWM)

Sebelumnya kita harus mengenal dulu apa itu PWM,Pengertian PWM adalah singkatan dari Pulse Width Modulation, merupakan suatu metode yang digunakan untuk mengontrol daya yang berkaitan dengan power supply, contohnya pada power supply PC. Selain fungsi PWM yang digunakan untuk mengontrol daya power supply, PWM juga dapat difungsikan sebagai pengatur gerak perangkat elektronika, misalnya pada pengaturan gelap terangnya LED.

Sesuai dengan namanya Pulse Width Modulation, maka dalam penerapannya sinyal teganganlah yang di rubah lebarnya. Sistem pengontrolan dengan PWM ini merupakan sistem digital, yang jauh lebih efisien jika dibandingkan dengan sistem konfensional, yang dalam hal ini kita menggunakan inputan analog dan input digital.

Komponen yang biasa digunakan untuk membangkitkan sinyal PWM adalah sejenis IC digital yaitu IC 555 atau mikrokontroler. PWM = Pulse Wave Modulation, sebuah sirkuit di motherboard yang bertanggungjawab terhadap suplay listrik ke CPU, atau Northbridge atau Memory. Sebuah Phase PWM secara mendasar terdiri dari 2 buah Mosfet (bertugas untuk membuka "gerbang" listrik masuk atau menutup), 1 buah Choke (berfungsi sebagai storage listrik sementara) dan 1 buah kapasitor (berfungsi sebagai stabilisator tegangan listrik sebelum akhirnya dikonsumsi oleh prosessor). Banyak produsen mengubah konfigurasi ini, menjadi 3-1-1 atau 3-2-1 juga terkadang dapat ditemukan konfigurasi 3-2-2 (mosfet, choke, kapasitor) tergantung dari keinginan produsen memberikan asupan daya dan kestabilan ke processor. Istilah2 ini kemudian dikenal dengan 4 phase PWM, 6 phase, 8 phase, virtual 12 phase (jumlah choke ada 12 namun jumlah mosfetnya tetap sama sehingga storage listrik saja yang lebih banyak penampungannya), bahkan ada yang menggunakan 16 phase. Paling gampang dalam mengenali berapa phase PWM pada motherboard adalah dengan menghitung jumlah choke.

Pada percobaan input analog ini kami menggunakan potensiometer sebagai pengatur tegangan keluaran inputan analognya, ketika potensio di putar ke arah positif maka cahaya Led akan menjadi terang sampai batas tegangan yaitu 5 volt, namun sayangnya pada saat praktikum cahaya Led yang muncul tidak begitu terang walaupun tegangannya sudah maksimal, hal ini dikarenakan pada sinyal analog mudah terpengaruh oleh noise, sehingga outputan pada Led tidak maksimal. adapun metode rangkaian yang kami pakai diatas yaitu metode pull-down yang secara rangkiaan posisi/penempatan ground diletakan setelah resistor, dan secara teori rangkaian ini akan menyala dari 0 V sampai 5 V pada saat tombol ditekan.

Pada percobaan kedua yaitu dengan PWM input digital kami juga menggunakan metode pull-down pada rangkaian, dimana button merah berfungsi sebagai tombol yang akan mejadikan Led menyala, sedangkan yang warna kuning untuk menjadikan Led menjadi gelap, pengaturan gelap terang nya Led saat ditekan button diperintah dari saat membuat program dengan memasukan delay 10 yaitu untuk mengatur jarak dari terang ke redup dan dari redup ke terang, sedangkan yang membuat pengaturan Led yang menyala saat ditekan tombol1 tidak lagi kembali ke gelap karena ditetapkannya batas pada progmram, kami memmberikan batas menyala pada Led sampai 225 dan batas gelap 0 (duty cycle) dengan diterapkannya prinsip ini walaupun kita berulang kali menekan tombol1 untuk terang tidak akan kembali ke gelap dengan sendirinya, melainkan dengan menekan tombol2 yang membuat Led menjadi redup sampai Gelap.

Sebagai tambahan, sebenarnya Rangkaian PWM ini bukan mengubah tegangan, melainkan mengubah arus. Untuk memperoleh kecepatan pada motor DC diperlukan daya. Nilai daya dipengaruhi oleh tegangan dan arus (P=V.I). Arus berbanding lurus dengan tegangan, sehingga seolah2 kecepatan dipen garuhi oleh nilai tegangan yang berubah. Padahal, sebenarnya nilai tegangan tetap, arusnya yang berubah.

4 Kesimpulan

Berdasarkan hasil praktikum yang diperoleh maka dapat disimpulkan sebagai berikut : Analog input merupakan inputan yang dapat mengubah nilai tegangan output sesuai dengan yang kita inginkan yang berkisar dai 0 sampai 5 volt, dengan memamaki analog input kita dapat mengambil keuntungan dari jangkauan transmisi data yang dapat mencapai jarak yang jauh, tetapi sinyal ini mudah terpengaruh oleh noise. Pengaturan tegangan keluaran dengan memakai input analog sangat lebih sederhana dibanding input digital karena dengan input analog kita bisa langsung mengatur keluarannya melalui potensiometer, dengan input digital kita harus menambahkan perintah pada program yaitu dengan diberikannya duty cycle sebagai batas gelap terangnya LED selain itu sinyal pada input digital hanya dapat mencapai jarak jangkau pengiriman data yang relatif dekat, namun keuntungannya tidak mudah terpengaruh oleh noise.

Daftar Pustaka

[1] B. Arifianto, Modul Training Microcontroller for Beginer. MAX-TRON, pp. 152, 2010.

[2] Sutrisno.1986.Elektronika Teori dasar dan penerapannya.Bandung;ITB.

[3] Restyandito, Input dan Output, pp. 111.

[4] Malvino Barnawi.1985.ELECTRONIC PRINCIPLES.Erlangga